Способ анализа квазипериодических физиологических сигналов Советский патент 1992 года по МПК A61B5/00 A61B5/05 G01D9/00 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для анализа квазипериодических физиологических сигналов в системах исследования, контроля и диагностики физиологического состояния человека.

Регистрация квазипериодических физиологических сигналов обычно осуществляется на .фоне шумов, спектральные характеристики которых могут оказывать значительное влияние на количественные параметры этих сигналов. Наличие шумов, нестационарность самого полезного сигнала, обусловленная неконтролируемым изме- нением физиологического состояния человека в процессе обследования, определяют значительную его вариабельность.

Существуют разнообразные методы выделения полезного физиологического сигнала из шумов. Эти методы основы либо на различных видах фильтрации измеряемого процесса, либо на методах усреднения многократно регистрируемого процесса (при предъявлении испытуемому последовательно N стимулов) - когерентное накопление, либо на их комбинации. И неизвестны практические методы, учитывающие нестационарность квазипериодического физиологического сигнала. С другой стороны, известно, что зрительная система человека обладает большими интегративными возможностями, обеспечивающими качественное выделение интересующих исследователя информативных признаков любого изображения.

00

VI ю о

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, обеспечивающий регистрацию на экране электронно-лучевой трубки квазипериодического физиологического сигнала на фоне помех в виде растрового изображения, при формировании которого по оси X фиксируется время измерения анализируемого био- электрического сигнала, по оси Y - количество подаваемых на объект исследования стимулов и по оси Z - амплитуда биоэлектрического ответа на каждый стимул, получаемая путем модуляции электронного луча по яркости в каждой строке растра. Таким образом квазипериодический физиологический сигнал на N стимулов представляется в виде растрового изображения, визуальный анализ которого позволяет качественно определять информативные признаки (амплитуды и латентные периоды) его отдельных компонент 1.

Недостатком этого способа является низкая точность определения количественных параметров отдельных компонент полезногоквазипериодичёскогофизиологического сигнала.

Целью изобретения является повышение точности определения количественных параметров отдельных компонент квазипе риодического физиологического сигнала.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу анализа квазипериодических физиологических сигналов на экране графического дисплея регистрируют отводимый биоэлектрический сигнал, преобразованный в дискретную форму, в виде растрового изображения из N строк, где N - количество стимулов, а каждая строка которого отображает биоэлектрический ответный сигнал на одиночный стимул, при этом амплитуду биоэлектрического сигнала отображают характеристики пиксел, одновре- меннЬ на экране графического дисплея под растровым изображением отображают в виде графика усредненный ответ на N стимулов и фиксируют латентные периоды каждого его компонента, затем, последовательно сдвигая строки растрового изображения, совмещают экстремум анализируемого компонента с зафиксированным латентным периодом усредненного ответного сигнала и запоминают величину сдвига каждой строки, далее, суммируя изображения N сдвинутых строк и представляя суммарное изображение в виде графика, получают уточнённую амплитуду, анализируемого компонента квазипериодического физиологического сигнала и по распределению выполненных сдвигов определяют раз- брос его латентного периода. При

получении уточненных амплитуд и -величин

сдвигов для всех компонент полезного элек. трофизиологического сигнала, используя

статистические оценки, определяют его стационарноеть.

На чертеже приведен анализ квазипериодического сигнала с тремя компонентами,напримердлиннолатентнргослухового вызванного потенциала, где АО - исходное

растровое изображение биоэлектрических сигналов на временном отрезке 78 дискрет

(ось абсцисс) в ответ на предъявление испытуемому 6Q стимулов (ось ординат). БО-гра- фик усредненного ответного сигнала.

А1-АЗ- растровые изображения послесдви- га строк для получения уточненных амплитуд ,1, 2 и 3 компонент соответственно, Б1-БЗ- графики суммарных изображений сдвинутых строк для 1, 2 и 3 компонент

соответственно, В1-83- гистограммы распределения величин сдвигов для 1,2 и 3 компонент соответственно.

Применение статистических оценок при сравнении характеристик сдвигов для

различных компонент, например знак коэффициента корреляции,; позволяет оценить стационарность. биоэадкт рического сигнала при использовании метода усреднения. Рассмотрим пример знализа длиниолатентных елухрбых вызваных потенциалов у двух испытуемых в одинаковых условиях обследования:дихбтическая бинауральная стимуляция слуховофистемы импульсными посылками длитедьне|стьк 1с,;частота следования ймпуяЦое 60 Гц, длительность импульса 0,4 мс, количество .стимулов N 60, межстимульный интервал 8с, дискретность квантования по времени 6,4 мс, дискретность квантования по амплитуде 0,28

мкВ/бит, отведение биоэлектрической активности - со скальпа в точке С4.

Количественные параметры для компонент N1, Р2 и N2 длиннолатентных слуховых вызванных потенциалов (Ц -латентный период; DL - разброс латентного периода; Аи - амплитуда компонента, полученная метог дом когерентного накопления; Ас - амплитуда компонента с учетом изменений латентных периодов/в процессе регистра0 ции) у двух испытуемых (РМ и НН) приведены в таблице.

Статистическая оценка попарных коэффициентов корреляции между величинами сдвигов латентных париодов компонентов

5 N1, Р2 и N2 у испытуемого РМ не дала достоверных различий (р 0,05), все коэффициенты корреляции положительны. Статистическая оценка попарных коэффициентов корреляции-между величинами сдвигов латентных периодов компонентов

Ni, P2 и N2 у испытуемого НН также не дала достоверных различий (,05), коэффиц - енты корреляции разных знаков.°

Учет изменений латентных периодов в процессе регистрации длиннолатентных слуховых вызванных потенциалов у обследуемых позволил уточнить амплитуды отдельных компонент (см, таблицу) и выявить диапазон изменений латентных периодов каждого компонента. Характер распределе- ния сдвигов этих компонент, диапазоны их изменений и количественные соотношения амплитуд свидетельствуют о стационарности полезного сигнала у испытуемого РМ и об отсутствии его стационарности у испыту- емого НН при сенсорной стимуляции слуховой системы. Этому выводу не противоречат, (несмотря на отсутствие значимости) и результаты статистической обработки - попарные коэффициенты корреляции между величинами сдвигов для испытуемых РМ и НН имеют качественные отличия (одинаковые и различные знаки соответственно). Приведенные примеры показывают, что точность измерения амплитуд отдельных компонент при использовании предлагаемого способа выше, чем у прототипа, так как появилась возможность учета нестационарное™ квазипериодического физиологического сигнала.

Кроме того, практическое значение предлагаемого способа состоит в том, что благодаря повышению точности измерения амплитуд отдельных компонент квазипериодического физиологического сигнала и введению нового информативного признака - разброса латентных периодов отдельных компонент, снижается вариабельность результатов их измерения..

Формул а изоб ретени я Способ анализа квазипериодических физиологических сигналов путем регистрации на экране графического дисплея отводимого биоэлектрического сигнала, преобразованного в дискретную форму, в виде растрового изображения на N строк, где N - количество стимулов, каждая строка которого отображает биоэлектрический ответный сигнал на одиночный стимул, причем амплитуду биоэлектрического сигнала отображают характеристики пиксел и одно- времен но под растровым изображением в виде графика - усредненный ответный сигнал на N стимулов, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, по усредненному сигналу определяют латентные периоды каждого компонента и затем поочередно для каждого компонента сигнала устанавливают величину латентного периода, последовательно сдвигая строки исходного растрового изображения и одновременно запоминая величину сдвига каждой строки, после этого, суммируя изображения N-сдвинутых строк и отображая суммарное изображение в виде графика, получают уточненную амплитуду анализируемого компонента и определяют разброс его латентного периода по распределению выполненных сдвигов и далее, используя статистические оценки, определяют стационарность биоэлектрического сигнала.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для анализа отдельных компонентов квазипериодических -физиологических сигналов в системах исследования, контроля и диагностики физиологического состояния человека. Цель изобретения -повышениеточности выделения информативных признаков отдельных компонентов квазипериодического физиологического сигнала - достигается за счёт того, что при анализе квазипериодических физиологических сигналов на экране графического дисплея регистрируют отводимый биоэлектрический сигнал, преобразованный в дискретную форму, в виде растрового изображения из N строк (где N - количество стимулов), каждая строка которого отображает биоэлектрический ответный сигнал на одиночный стимул. При этом амплитуду биоэлектрического сигнала отображают характеристики пиксел (цвет, размерность, вид или их комбинации). Одновременно на экране графического дисплея под растровым изображением отображают в виде графика усредненный ответ на стимул. Затем, последовательно сдвигая строки растрового изображения, совмещают экстремум анализируемого компонента с соответствующим экстремумом усредненного ответного сигнала и фиксируют величину каждого сдвига каждой строки. 1 ил., 1 табл. (Л С

Из-за отсутствия экстремума измерение неоднозначно.

.(

(

ЧгтЩгщ

IОРИ МП.

ШППК Mtt

КУШ-МПШОГЪНГ

i i unininimiiiiwB-Mrn- 1 i ; mmoi МГП40Ш t.i.n4itil| Ьчц

-ШШгщ

11НГИНГЛ

I imtimi I luniai i itm яп lawut «г

(Illllllllt Мо( ЦП

- -«nNllm

i 1«гн«га I itt-nur I «ni«n i i«n«n nanm m;«r «n

«

ffl8i Wt 99f II Щ. IWf. IWIHintшггмкч --tr«« J4